基于STC89C52继电器控制系统项目总结

基于STC89C52继电器控制系统项目总结

长沙理工大学黄煌

关键词：单片机项目总结 PCB 焊接调试实践学习自主学习

前段日子在一个QQ群里面认识了一个朋友，受他之托画一块“51单片机控制继电器”的PCB板。具体要求是这样的：PCB电路主要包括STC89C52RC最小系统电路（5V电源模块、串口下载模块、复位模块）、10个按键、10个继电器。

对工具的认识。我使用的是Altulm Designer 09软件，之前也用过这个软件画原理图。但对于画PCB还不是很熟悉，也没有做过先关的项目。Altulm Designer是继Protell99和Dxp后的一个专业画电路板的软件，其功能之强大是我无法用言语来表达的。由于我对它不熟悉，再加上全英文版，要学会和熟练使用确实具有一定的难度。但是，我却没有拒绝别人的请求，就当是一次锻炼吧。

接到任务后，就去收集先关的资料。主要是找以前关于51单片和继电器基本电路的原理图。我把大大小小的原理图都找了个遍，总体感觉它们都大同小异。选择了一个电路原理图为标准，把相关模块的原理图截屏收集到了一块。这些原理图都是很经典的，经过工程师们认真设计、屡试不爽的。

由于自己手上的项目不仅一个，感觉有点忙不过来。所以准备将这个活交给另外一个同学去做，于是乎我就转手交给了别人。我把相关要求整理成了一篇电子档，然后将电子档发给了同学。受人所托必须得按照人家的要求，按时高质量地完成。我把这个精神传达给了同学，并监督和帮助

他完成。

每个人或许都有自己的事情要去做，他也不例外。或许他根本没有把这件事放在心上。前三天我没有特别急地催促他，放开手让他去干。一个星期后，我去问他进展如何。结果令我有点失望，貌似他还没有着手画PCB，原理图还刚完成。他说要完成还需要几天，我只能一边等待一边催促。

经过我催促，过了十几天后他交给我原理图和PCB图。我初步审核后，发现电阻、电容、继电器等封装有点乱七八糟。而且电路图也存在问题。看上去就是在依葫芦画瓢，完全就是在抄我给他的图。没有结合实际考虑，很不切实际。

这种情形是一种很普遍的情况。身在这个教育制度下，只有高深的理论知识传授。实践教学相对较少。有些知识是必须和实践结合起来的，有些经验是理论无法言语的。虽然这么说，但也不是绝对否决这种依托于理论的教育体制。毕竟理论知识是实践的基础。实验现象还是需要强大的理论基础来支撑和解释的。

我只能把我的想法总结为：理论学习应与实践教学相结合。两者之间应该是均衡的。如果让我给一个比重，我会更稍微偏向于实践学习。通过实践发现问题，然后将问题和现象回归书本，用理论知识来解释和解答。

我的父亲是一个实践能力很强的人。给他一个他从来没有接触过的物品，他通过一段时间的观察接触，能够懂得这件东西的原理和机制。这可能就是所谓的“知识来源于实践”。当然，他的这种品质是我很好的榜样，我学会了这种实践学习的方法。青出于蓝而胜于蓝，我不仅仅拘谨于实践

学习。除了实践，我会到图书馆借相关知识的书。或者有时候直接从网上搜找答案。

对于同学给我这个令我不满意的结果，我决定发挥自己的智慧和力量。古话说：“自己动手，丰衣足食。”只有自己动手了，才会做出使自己满意的结果。

PCB图的绘制要经过这样一些流程：画原理图，生成PCB图，布线，覆铜。其中画原理图要注意元器件的封装。现代科技是在飞速的发展，元器件的种类逐渐增多，元器件的封装也在不停的演变。有些什么样的元器件，每个元器件有些什么封装，在什么地方适用这都是有讲究的。学机电一体化的同学，我们必须得知道最常用的元器件及其封装。

很庆幸的是我在大二上学期对常见的元器件了解足够深刻。手上也有学长们留下的电路图，从他们的电路图中导出封装库用于自己的设计。

图1 PCB板软件设计图

图2 PCB板实物图

PCB板焊接调试。以前也做过不少的硬件项目，像PIC16F887、ARM7三星7X256、ARM11 S3C6410等。总体来说，PCB板的焊接和调试具有一定的技术含量。

首先，PCB板的元器件封装有区别。根据设计的原理图选择相对应的封装，电路图拿到工厂加工后你要做的就是选购物料。PCB板能否调试成功，与物料的选择有很大的关系。必须选择优质合格的材料。不能贪图便宜去选购那些不合格的元器件，否则调试时只能自找麻烦。

物料买回来，PCB板拿到手后，下一步的工作就是焊接和调试。PCB 板的焊接看上去很容易，无外乎就是把元器件放在PCB板上，然后将焊锡贴上去并使之固定。其实不然，事实并不是如此简单。

元器件（电阻、电容、三极管、IC芯片等）焊接到PCB板有一点技术含量，你必须遵循焊接和调试同步进行的原则。因为我们要的是一个能用的作品，焊接的过程中会出现各种问题。我们不能保证一股脑全焊接完

后的成功率。只有一步一个脚印，一个模块一个模块的来。焊接完一个模

块，调试完一个模块，再接着下一个模块的焊接和调试，直至整个PCB 板全部通过。

我这次PCB板的焊接和调试中出现了一些小插曲。事实来说，并不顺利。

首先，我焊接了51最小系统。对照电路原理图和PCB图，一个元器件一个地往板焊。DC插座、开关、7805稳压芯片、电阻和电容等等。（51最小系统=电源+51单片机+晶振+复位+串口下载）

图3 电源部分电路原理图

然后，拿着万用表进行检测。测什么？主要测量电阻的阻值是否正常，测量电压的大小和设计理论值是否一致。二极管（包括发光二极管）是否有接反的情况，发光二极管是否能正常发光等等。因为害怕画PCB板的时候多画线或者少画线，造成电源方面的短路。所以，电源的焊接必须得保证无误。

对着原理图、PCB图和电路板比较，测量了好几次。没有发现什么异常的情况，这就说明我的电源部分没有问题。于是进行下个模块和下下个模块的焊接和调试。

图4 STC89C52最小系统模块焊接实物照因为以前我做过S3C6410的硬件，当时出现过短路的问题。因为我焊接的时候没有好好“按照焊接一个模块调试一个模块”的原则，造成了整块电路板的报废。当时学长不在，我自己不会下载程序调试。所以只是按模块化来焊接，并没有调试。整个电路分了三个电源，1.7V 、3.3V 和

5V，当时的3.3V无论怎么调也是短路的。

在这次我吸取了经验教训，对自己更了解的更十拿九稳。我的焊接显得很稳当。每一个电阻，明确了阻值后，再用万用表测量一下它的阻值。这样就排除物料本身的质量问题因素。令我很失望又高兴的是，我测出来的电阻和发光二极管都不存在质量问题。这也说明了咱们现代生产技术的高超和产品质量的强硬。我觉得出于稳当起见，在焊接之前对物料进行检

测还是很有必要的。

图5 继电器模块原理图图6 复位、晶振模块原理图谈谈焊接技术。一个机制专业的学生对于手工弧焊（电焊）并不陌生，对锡焊熟练的并不多见。我从小就在我爸身旁看他焊接，电焊和锡焊都有。看多了，自然也受到了影响。轮到自己动手的时候也不感到陌生了。我和我爸的区别就是：我使用了高科技工具，采用了更高的手段来研发技术含量更高的产品。而他却仅局限于一些简单的、技术含量不高的焊接。我很感激我爸给我这么一个基础，这是我与其他年龄相当同学的区别。我会更坚定自己的信心，发扬这股优良的作风，使自己变得更强大。

图7 技术含量高的工具（热风枪、恒温电焊台、排烟机、稳压电源）对于单个元器件，无论是直插封装还是贴片封装，它的焊接还是比较

容易。对于直插封装的元器件，找到相对应的地方，直接将元器件插到焊盘里。然后再将焊锡把焊盘和元器件焊接到一起，使元器件固定起来。剪去多余长度的引脚，几乎就可以了。贴片封装的元器件更小巧，要使用镊子拾取。先在一个焊盘上点上焊锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一头即可。

尽量使焊接整齐、美观一点，这点其实十分重要。一方面看上去美观，另一方面减少了短接和虚焊等问题，再者方便检查。

下面是焊点合格的标准

1、焊点有足够的机械强度：一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。

2、焊接可靠，保证导电性能。

3、焊点表面整齐、美观：焊点的外观应光滑、清洁、均匀、对称、整齐、美观、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。

满足上述三个条件的焊点，才算是合格的焊点。

我们焊接中要注意的几点是：

1、使元器件与焊盘充分接触，不能出现虚焊和漏焊的情况。

2、焊锡要适量。即不能太多，也不能太少。太少，固定元器件不充分，容易产生松动，造成接触不量等情况；太多，则容易造成元器件两端短路，而且造成焊锡的浪费。

人生中对物质的追求不求太多，不求太少，适而可止就行。

对IC芯片的焊接可以参照元器件的焊法，但是对于引脚特别多的IC

芯片还是另有高见。

如果是直插封装的IC，建议线焊接一个IC插座。IC属于易坏的物品，如果直接焊接到PCB板上，拆卸下来就非常麻烦。如果你事先焊接一个IC 插座，那么IC就没有固定在PCB板上，而是IC插座固定上了。IC芯片就相当是可移动的，这样就更便于维护、维修和检测。

如果是贴片封装的IC，建议先找到IC的第一引脚和PCB板上的第一引脚。一定要注意不能将芯片焊接反，否则通电后会造成芯片的烧坏等不必要的麻烦。

首先定位好芯片，点少量焊锡到尖头烙铁上，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。使用平口烙铁，顺着一个方向烫芯片的管脚。注意力度均匀，速度适中，避免弄歪芯片的脚。另外注意先拉焊没有定位的两边，这样就不会产生芯片错位。也可以再涂抹一些助焊剂在芯片的管脚上面，更好焊接。

焊完之后，检查一下是否有未焊好的或者有短路的地方，适当修补。

调试也是一个很重要的问题。

上电后不要急于测量电气指标，要观察电路有无冒烟、打火等现象，听听有无异常杂音，闻闻有无异常气味，用手触摸集成电路有无温度过高现象。如有异常现象，立即关断电源，排除故障后再上电。

当你焊接完一个模块后，就应该写这个模块的调试程序。将程序代码生成相应的执行文件，烧录到目标芯片。上电观察此模块的现象。最简单的调试，例如：LED灯。只要使LED灯点亮或者熄灭就可以。用最直观

的东西去证明你的模块是正常运行的。

模块工作正常则好，不正常就要回头进行分析。分辨是软件问题，还是硬件问题。如果是硬件问题，则对照原理图，检测电压，查电路图。如果是软件问题，是程序代码出现了问题，还是出现了烧录的问题。找找看，程序是否烧录到了单片机中。

检测程序是否烧录到单片机中的方法有很多。我们可以从上位机中直观的看到，如果烧录成功则会有相应的提示。另外还有一种方法就是利用示波器测量信号。示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。我们可以通过示波器读取相应的波形和数据，判断程序是否烧录到芯片当中。

图8 示波器

当焊接和调试全部通过之后，你的实体板能够按照你编写的程序正常运行。那么，你的项目也就成功了。

图9 基于STC89C52继电器控制系统实物图我在这次基于STC89C52继电器控制系统的设计工程中，受益匪浅。通过对自己在大学两年时间里的知识回顾。发挥对所学知识的理解和思考及书面表达能力，为以后进一步学习积累了一定的宝贵经验。

再次期间，我曾经遇到过困难。有想放弃的念头，但是还是咬着牙关坚持下来了。我希望，这是对我耐心的又一次极大的挑战。我想我拥有了更多的不畏和坚持的精神，为以后的路奠定了基础。我相信，未来将属于

那种务实、不舍的人。加油，下一个会更精彩！